大学生物理竞赛试题及解答_1991_

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v= d k 2m
球的速度, 此力不作功, 小球机械能守恒 . 顺便再说一下其他选项为什么不可选 . 此题小球运动情况是很复杂的 . 但因未限制 初速方向, 小球会上下运动, 重力要作功 . 前 面已说明细线拉力不作功, 于是小球动能会 变化, (A ) 项不可选 ( 即使初速沿水平方向, 也不能保证小球维持在同一水平面内运动). 另外, 重力对 O 点的力矩矢量是水平的, 拉 力与过 O 点的竖直线不相交, 拉力对 O 的力 矩矢量既不是竖直的也不是水平的 . 且其水 平分量一般不能抵消重力矩, 所以合力矩既 有铅直分量又有水平分量, 这就排除了 (C ) 和 (D ).
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工科物理 物理竞赛汇编 其电动势 E 0 约 115V , 误差 ∃ E 0 = 010001V ; ②待测电池一只, 其电动势为 E x , 且知 0 < E x - E 0 < 45mV ; ③作为工作电源用的稳压 电源 E 1 ( 约115V ) 一台; ④电阻箱 R 1 ( 100k 8 , 最小调节量 0118 ) 一只, 注意该电阻箱未经 校准, 仅能作为一只可变电阻使用; ⑤阻值已 知的电阻一只, 其阻值 R 0 约 38 , 误差 ∃R 0 = 01001 8 ; ⑥量程为 15mA 的电流表一只 ( 015 级) ; ⑦单刀开关一只; ⑧带有按钮 K 的检流 计 G- 只, 其灵敏度足够高; ⑨变阻器 R 2 ( 0 ~ 10k 8 ) 一只; β κ 导线若干. 要求:
W. 已 知 太 阳 的 质 量 为 210 ×
1030 kg, 并假设它以目前的功率向外辐射能
量, 则经过 年, 太阳的质量将减 少1%. 以下五题中任选三题, 每题4分
101 有九只不等值的电阻, 标准差皆为 0128 , 当将它们串联使用时, 总电阻的标准
距离为 L 2, A 、 B 间的连线与小槽垂直, 如图 所示 ( 图示平面为桌面 ). 今给滑块 A 一冲 击, 使之获得平行于槽的速度 v 0 , 求滑块 B 开始运动时的速度 .
原点, 接线与 x 轴和 y 轴重合, 则其电压读数 为 . 91 ( 5分) 当太阳光垂直射到地面时, 地面 上 每 平 方 米 吸 收 太 阳 光 的 功 率 为 1135 ×
103W. 已知地球到太阳的距离为 115 × 1011 m, 则 太 阳 发 光 所 辐 射 的 功 率 为 W. 已知地球的半径为 614 × 10 m , 则地球吸收到太阳光的总功率为
31 (B )
21 (B ) 简要说明: 这里应有一个暗含的假定: 细线任何部 分与柱子接触后就不滑动了. 将柱子及全部 细线都包括在所考虑的力学系统之中, 无外 力作功, 内部非保守力的功为零, 只有重力可 能作功, 机械能守恒. 其实这相当于从普遍能 量守恒原理考虑问题: 柱子不变形, 细线不伸 长, 柱与线不发生摩擦生热的现象, 又不计空 气阻力, 机械能 ( 小球动能加重力势能) 不可 能转化为其他形式的能量, 必定维持不变. 若所选系统不含柱和线, 则是另一种分 析: 细线尚未缠绕部分 ( 直线段) 恰好与柱接 触的那一点速度为零, 它是小球的瞬时转动 中心 . 于是细线对小球的拉力总是垂直于小
61 ( 5 分 ) 电动势均为 E 的 n 个电池串 联, 从中抽出0、 1、 2、 3、 … ( n- 1) 、 n 共 ( n+ 1 )
个抽头, 如图. 现将一电容 C 的一端与0 端相 接, 另一端依次与 1、 2、 …、 n 端相接, 在此充 电过程中, 电源所作的总功 A 和电容器中总 的电能W 分别为 A = . W = . 71 ( 5分) 在图示的电路中, 直流电源的电 动势为 E , 内阻可忽略不计, L 为纯电感, C
41 观察者通过缝宽为 5 × 10- 4m 的单缝
观察位于正前方的相距 1km 远处发出波长 为5×10- 7m 单色光的ห้องสมุดไป่ตู้盏单丝灯, 两灯丝皆 与单缝平行, 它们所在的平面与观察方向垂
(C ) 速度为 d 2k. (D ) 因条件不足, 速度不能判定 . 21 质量为 m 的小球系在不可伸长的细
四、( 12 分) 一平行板电容器中有两层具 有一定导电性的电介质 A 和 B , 它们的相对 介电常数、 电导率和厚度分别为 Ε A、 Χ A、 d A、 、 、 ; 且 + = , 为平板电容器的 Ε B Χ B dB dA dB d d 两块极板之间的距离 . 现将此电容器接至电 压为 V 的电源上 ( 与介质 A 接触的极板接电 源正极) , 设极板面积为 S , 忽略边缘效应, 试 求稳定时 ( 1) 电容器所损耗的功率 P ; ( 2) 电介质 A 和 B 中的电场能量 W A 和 W B; ( 3) 电介质 A 和 B 的交界面上的自由电 荷面密度 Ρ自 和束缚电荷密度 Ρ束. 五、( 12 分) 欲测量电池的电动势 E x , 可 供使用的器材有: ①电动势已知的电池一只,
差是
.
111有三块量程皆为 3V 的电压表, 第一
块为015 级, 内阻 1k 8 V ; 第二块为 1 级, 内阻 10k 8 V ; 第三块为015级, 内阻为100 8 V. 如 图示, 要测量 A 、 B 两点间的电压, 若要求测 量误差小于215% , 则应该选第 块电压表测量. ( 电源电动势为2V ) 121用一个周期为118s 的单摆测量重力 加速度 g , 假如测量者两次按动停表的误差 为012s. 欲使时间测量部分对 g 的相对误差 的影响小于3‰, 则至少要测量
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工科物理 物理竞赛汇编
第八届非物理类专业大学生物理竞赛试题及解答
( 1991)
试 题
一、 选择题 ( 共18分, 每小题3分) 11一水平放置的轻弹簧, 倔强系数为 k , 其一端固定, 另一端系一质量为 m 的滑块
. A , A 旁有一质量相同的滑块 B , 如图所示
恒 . (D ) 小球对 O 点的角动量的水平分量守 恒 .
答案及参考解法
一、 选择题 ( 每小题3分, 共18分) 11 (A ) 简要说明: 撤消外力后, A 、 B 一起向右加速, 直到 弹簧恢复原长时, 达到最大的共同速度. 以后 . 在B 刚 A 减速, 二物分离, B 向右匀速运动 要离开 A 时, 由机械能守恒得 1 2 1 (m + m ) v 2 kd = 2 2
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工科物理 物理竞赛汇编 个周期 . 131用示波器观察正弦形电压, 出现如图 所示的波形在水平方向移动的现象, 其原因 是 . 141在分光计上用光栅测光波波长时, 光 栅调节中要保证的实验条件是 . ( 12 分) 小滑块 A 位于光滑水平桌面 三、 上, 小滑块 B 处在位于桌面上的光滑小槽 中, 两滑块的质量都是 m , 并用长为 L 、 不可 伸长、 无弹性的轻绳相连 . 开始时, A 、 B 间的
31一半径为 r 的细导线圆环中通有稳恒电
两滑块与桌面间皆无摩擦. 若加外力将 A 、 B 一起推进, 使弹簧由原长缩短 d , 然后撤消外 力, 则 B 离开 A 时 (A ) 速度为 d k 2m .
(B ) 速度为 d
k m.
流 I , 在远离该环的 P 点处的磁感应强度 (A ) 与 I r 成正比 . 2 (B ) 与 I r 成正比 . (C ) 与 I r 成正比 . 2 (D ) 与 I r 成正比 .
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为纯电容, R 1 和 R 2 为纯电阻 . 在闭合电键 K 接通电路的瞬间, 通过电源的电流强度为 ; 经过足够长时间后, 通过电源 的电流强度为
.
81 ( 6 分) 在图示半径为 a 的圆面内, 存在
变化的、 均匀的磁场, 磁感应强度 B 的方向垂 直于圆面向里, 其变化率 dB d t = b 为恒量, b 与 B 同方向 . 圆面的圆心位于坐标原点 . 现把 一由金属丝与尼龙丝连接而成的圆环放入 该 磁场, 圆环正好与分布有磁场的圆面的周界重 合 . 金属丝的电阻为 R , 尼龙丝 AB 位于第一象 限 . 若把一内阻为 R g 的小电压表接在金属丝两 端A 、 B 之间, 联结电压表的导线与位于第一象 限的尼龙丝重合, 其电阻忽略不计, 则电压表的 读数为 , 电压表的正极应接在金属 丝的 端 . 若把此电压表放在坐标
85 11 设计一种能测出待测电池电动势 E x 的电路 ( 画出电路图) , 测量结果要有5位有效
数字, 并简述测量方法 . 21证明所测得的结果有5位有效数字 . ( ) 六、 12 分 一均匀细棒质量为 M , 置于 光滑水平面上, 在棒的两个端点各蹲着一只 质量为 m 的青蛙, 若两青蛙以相同速率, 相 同对地仰角, 各向不同的一侧同时起跳, 以使 细棒在水平面上旋转, 而当两青蛙下落时刚 好能各落在棒的另一端点, 求 m M 的取值 范围 .
简要说明: 圆环电流的磁矩的大小为 I Πr2. 在远处 给定地点的 B 正比于磁矩, 即正比于 I r2. ( 注意 r 是圆环半径, 不是环心到观察点 P 的 距离 . )
线的一端, 细线的另一端系于一根竖直的固 定圆柱的上端 O (O 点在柱轴上). 给小球一 定初速, 使细线逐渐缠绕在柱上, 如图. 在缠 绕过程中,
直, 则人眼能分辨的两灯丝最短距离是 (A ) 0101m. (B ) 011m. (C ) 1m. (D ) 10m. 51温度为 T 的金属中, 自由电子的平均 动能要比 kT 大很多倍 . 对这一现象的解释 需要用到 (A ) 测不准原理 . (B ) 相对论 . (C ) 波粒二象性 . (D ) 泡利不相容原理 .
wwwcnkinet角具有最大值此最大值vm214分1kg冰在01atm下熔解为水的过程中的熵增量为冰的熔解热为333kjkg314分强度为i0的自然光通过透振方向互相垂直的两块偏振片现将第三块偏振片插入此两偏振片之间并令它的透振方向和第一块偏振片的透振方向成角则透射光的强度为414分将一空盒放在电子秤上将秤的读数调整为零然后从高出盒底118m处将小石子以100个s的速率注入盒中若每个石子质量为10g落下的高度差均相同且落到盒内后即立即停止运动则石子开始注入盒后10s时秤的读数为g10ms514分在同一平面上有三根等距离放置的长直通电导线如图所示导线123分别载有123a电流则导线1和导线2所受之力f1和f2之比f1f2时此竖直分量
61下面四个重要物理常数或物理量中,
(A ) 小球的动能守恒 . (B ) 小球的机械能守恒 . (C ) 小球对 O 点的角动量的竖直分量守
哪一个值的数量级有较大的出入? (A ) 普朗克常数 h ∆ 10- 5 eV s. (B ) 电子的静质量能 m 0 c2 ∆ 106 eV. (C ) 阿伏加德罗常数 N 0 ∆ 1019m o l- 1. (D ) 氢原子半径∆ 10- 10m. 二、 填空题 ( 共54分) 11 ( 5 分) 一长为 l 的单摆自水平位置自 由向下摆动, 其速度在竖直方向的分量逐渐 增大, 后又逐渐减小 . 当摆线与竖直方向的夹

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工科物理 物理竞赛汇编 角Η = 时, 此竖直分量 具有最大值, 此最大值 vm = . 21 ( 4 分) 1kg 冰在0℃、 1a tm 下熔解为水 的过程中的熵增量为 . ( 已知 ) 冰的熔解热为333kJ kg 31 ( 4分) 强度为 I 0 的自然光通过透振方 向互相垂直的两块偏振片, 现将第三块偏振 片插入此两偏振片之间, 并令它的透振方向 和第一块偏振片的透振方向成 Η角, 则透射 光的强度为= . 41 ( 4分) 将一空盒放在电子秤上, 将秤的 读数调整为零, 然后从高出盒底 118m 处将 小石子以 100 个 s 的速率注入盒中, 若每个 石子质量为10g, 落下的高度差均相同, 且落 到盒内后即立即停止运动, 则石子开始注入 盒后 10s 时, 秤的读数为 = . (取 - 2 g = 10m s ). 51 ( 4 分) 在同一平面上有三根等距离放 置的长直通电导线, 如图所示, 导线1、 2、 3分 别载有1、 2、 3A 电流, 则导线1和导线2所受之 力 F 1 和 F 2 之比 F 1 F 2 =
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